典型物流信息技术PPT课件

2 2自动识别与数据采集技术现代物流信息系统离不开自动识别与数据采集技术 这些技术是现代物流信息系统的重要组成部分 条码识别技术就是自动识别与数据采集技术最典型和最普及的应用技术之一 随着技术的发展和进步 研究和开发了许多新的自动识别与数据采集技术 并逐步应用到包括物流在内的各个领域 2 2 1自动识别与数据采集技术概述AIDC是automaticidentificationanddatacapture的英文缩写 即自动识别与数据采集 它是用来描述对计算机系统 可编程逻辑控制器或其他的微处理设备 进行非键盘输入的数据输入方法 这些技术包括条码技术 磁条磁卡技术 无线射频识别和数据传递技术 光学字符识别技术 opticalcharacterrecognition 生物统计识别方法 biometric 等 2 2 2卡技术磁卡磁卡是带有磁条的卡片 磁条是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料 用树脂粘合在一起并粘在如纸或塑料这样的非磁性基片上 磁条技术数据的存储就是靠改变磁条上氧化粒子的磁性来实现的 磁卡存储数据的安全性一般较低 如磁卡不小心接触磁性物质就可能造成数据的丢失或混乱 要提高磁卡存储数据的安全性能 就必须采用另外的相关技术 智能卡 smartcard 一般来说 我们使用的智能卡有两种 一种称为 DUMB 卡 也叫存储器卡 卡中的集成电路为EEPROM 电子可擦除可编程只读存储器 这种卡仅有数据存储能力 没有数据处理能力 另一种智能卡才是真正意义上的 智能卡 也叫CPU卡 卡中的集成电路包括CPU 中央处理器 等 在这种卡上 除了记忆能力外 嵌入了微型处理器 这种卡就可以实现对所存储信息的简单处理能力 当要实现相当大的数据必须随着人或者事物移动时 首先选择的技术就是智能卡技术 智能卡的微处理器按照工作方式不同又可以分成两种工作模式 接触模式和非接触模式 非接触式智能卡除了有上述智能卡的电路外 还带有射频收发电路及相关的电路 它实现卡片与阅读器的非接触传递信息 没有卡片的磨损 也不会象接触式智能卡那样 由于接触不当造成集成电路的破坏 智能卡的发展速度是非常迅速的 AIDC技术中 智能卡技术也是公认最有发展前景的卡技术 2 2 3无线射频识别技术RFID系统的组成射频技术RF radiofrequency RF 正是有效解决供应链上各项业务运作数据的输入 输出 业务过程的控制与跟踪 以及减少出错率等难题的一种新技术 射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信 以达到识别目的并交换数据 RFID系统在具体的应用过程中 根据不同的应用目的和应用环境 系统的组成会有所不同 但从RFID系统的工作原理来看 系统一般都由信号发射机 信号接收机 发射接收天线几部分组成 7 射频识别技术的发展 1940 1950年 雷达的改进和应用催生了射频识别技术 1948年奠定了射频识别技术的理论基础 1950 1960年 早期射频识别技术的探索阶段 主要处于实验室实验研究 1960 1970年 射频识别技术的理论得到了发展 开始了一些应用尝试 1970 1980年 射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期 各种射频识别技术测试得到加速 出现了一些最早的射频识别应用 1980 1990年 射频识别技术及产品进入商业应用阶段 各种规模应用开始出现 1990 2000年 射频识别技术标准化问题日趋得到重视 射频识别产品得到广泛采用 射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分 2000年后 标准化问题日趋为人们所重视 射频识别产品种类更加丰富 有源电子标签 无源电子标签及半无源电子标签均得到发展 电子标签成本不断降低 规模应用行业扩大 至今 射频识别技术的理论得到丰富和完善 单芯片电子标签 多电子标签识读 无线可读可写 无源电子标签的远距离识别 适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用 8 是什么让零售商如此推崇RFID 据SanfordC Bernstein公司的零售业分析师估计 通过采用RFID 沃尔玛每年可以节省83 5亿美元 其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本 尽管另外一些分析师认为80亿美元这个数字过于乐观 但毫无疑问 RFID有助于解决零售业两个最大的难题 商品断货和损耗 因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品 而现在单是盗窃一项 沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元 如果一家合法企业的营业额能达到这个数字 就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位 研究机构估计 这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25 9 Wal MartROI研究 2003年10月14日 为期29周的研究分析了在12个配备了RFID技术的试点商店和12个未使用该技术的对比商店中的缺货商品情况 推动提高产品的可供应性 业务目标 RFID影响的结果 产品缺货率下降了16 使用EPC标签和未使用标签的对比 同一商店中 使用EPC标签的物品的缺货率比未使用标签的物品的缺货率下降速度快了三倍 由商店人工完成的订单量下降了近10 编码射频识别技术的特点 1 可以非接触识读 识读距离可以从十厘米到几十米 特别是高速运动物体 抗恶劣环境能力强 一般污垢覆盖在标签上不影响信息的识读 2 保密性强 3 可同时识别多个识别对象等 应用领域广阔 常用于移动车辆的自动识别 资产跟踪 生产过程控制等 射频识别技术的基本原理 射频识别的标签与阅读器之间利用感应 无线电波或微波能量进行非接触双向通信 实现标签存储信息的识别和数据交换 RFID系统的部分组成 标签 Tag 由耦合元件及芯片组成 每个标签具有唯一的电子编码 附着在物体上标识目标对象 阅读器 Reader 读取 有时还可以写入 标签信息的设备 可设计为手持式或固定式 天线 Antenna 在标签和读取器间传递射频信号 12 RFID的系统结构 中间件及应用软件 数据协议处理器 标签驱动 射频单元 应用系统 读写器 电子标签 响应单元 编码 存储器 解码 物理接口 调制解调 读数据 写数据 命令 查询 写入 读取 应用程序接口 API 空中接口 AirInterface 芯片 天线 封装 数据 能量 13 RFID工作流程 读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号 当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流 射频卡获得能量被启动 射频卡将自身编码等信息透过卡内天线发送出去 读写器接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号 经天线调节器传送到读写器 读写器对接收的信号进行解调和译码然后送到后台软件系统处理 后台软件系统根据逻辑运算判断该卡的合法性 针对不同的设定做出相应的处理和控制 发出指令信号控制执行相应的动作 14 RFID的工作频率 1 15 RFID的工作频率 2 16 RFID工作模式 N S 标签 读写器 读写器 标签 远距离电磁耦合 近距离电感耦合 电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去 在电感耦合方式中 阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围 通过交变闭合的线圈磁场 沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道 没有向空间辐射电磁能量 17 RFID与其它系统的比较 18 射频识别技术与条形码技术的异同 19 RFID的技术特点 RFID不仅仅是改进的条码非接触式 中远距离工作大批量 由读写器快速自动读取信息量大 可以细分单品芯片存储 可多次读取可以与其他各种传感器共同使用 20 RFID标签的分类 按供电方式分 有源 Active 标签和无源 Passive 标签 按工作频率分 低频 LF 标签 高频 HF 标签 超高频 UHF 标签以及微波 uW 标签 按通信方式分 主动式标签 TTF 和被动式标签 RTF 按标签芯片分 只读 R O 标签 读写 R W 标签和CPU标签 21 IC卡的分类 22 RFID的行业应用 1 门禁管制 人员出入门禁监控管理动物监控 畜牧动物管理 宠物识别 野生动物生态的追踪交通运输 高速公路的收费系统物流管理 航空运输的行李识别 存货 物流运输管理自动控制 汽车 家电 电子业之分类 组装生产线管理医疗应用 医院的病历系统 仪器仪表设备管理物料管控 工厂物料的自动化盘点及控制系统质量追踪 成品质量追踪 回馈资源回收 栈板 可回收容器等管理防盗应用 超市 图书馆或书店的防盗管理防仿假冒 名牌烟酒及贵重物品的打假防伪废物处理 垃圾回收处理 废弃物管控系统联合票证 多种用途的智能型储值卡 一卡通等危险物品 军械枪支 雷管炸药管制 23 RFID的行业应用 2 门禁管制 文件管理 动物识别 车辆收费 航空包裹 仓储管理 医药管理 商场应用 24 RFID相关产品 射频技术的应用 EAS技术EAS electronicarticlesurveillance 是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术 这种技术的典型应用场合是商店 图书馆 数据中心等地方 当未被授权的人从这些地方非法取走物品时 EAS系统会发出警告 在应用EAS技术时 首先在物品上粘附EAS标签 当物品被正常购买或者合法移出时 在结算处通过一定的装置使EAS标签失效 物品就可以取走 物品经过装有EAS系统的门口时 EAS装置能自动检测标签的活动性 发现活动性标签 EAS系统会发出警告 便携式数据采集系统便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据 这种系统具有比较大的灵活性 适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境 手持式阅读器 数据输入终端 可以在读取数据的同时 通过无线电波数据传输方式 RFDC 实时地向主计算机系统传输数据 也可以暂时将数据存储在阅读器中 再一批一批地向主计算机系统传输数据 物流控制系统在物流控制系统中 固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域 并且阅读器直接与数据管理信息系统相连 信号发射机是移动的 一般安装在移动的物体 人上面 当物体 人流经阅读器时 阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统存储 分析 处理 达到控制物流的目的 定位系统定位系统用于自动化加工系统中的定位以及对车辆 轮船等进行运行定位支持 阅读器放置在移动的车辆 轮船上或者自动化流水线中移动的物料 半成品 成品上 信号发射机嵌入到操作环境的地表下面 信号发射机上存储有位置识别信息 阅读器一般通过无线的方式或者有线的方式连接到主信息管理系统 30 下一代供应链技术 入口 主要优势 31 PacificCycle 可能 还有我们尚未想到的RFID流程 这就是我为什么孜孜不倦的原因 随着成本的降低 我们准备充分利用RFID PacificCycle的信息系统总监 EdMatthews 从配送中心到主要的零售商的存货仓库 对库存的可视性 供应链运动的可视性较差 问题 在伊利诺斯州和芝加哥的仓库中使用MC9000 GRFID AR400固定式RFID读取器和DC400门户EPC读 写标签 解决方案 当自行车由制造商处向零售商库存处移动时实时监控自行车的运动情况在给定时刻准确了解销售现场的实际情况更高的装运准确性 减少库存并降低劳动力成本每件发出的产品可节约10美分 优势 32 零售供应链可视性 33 零售店内可视性 34 工业仓库库存跟踪 问题 地面上的标签可用于跟踪叉车位置 35 导致过期库存和丢失产品的产品放置错误 InternationalPaper 代价高昂的误分拣和装运错误 劳动密集型库存流程 问题 钳取车辆上的RFID读取器可跟踪纸辊车辆上的其他读取器通过嵌入在厂房地面上的标签可跟踪车辆位置RFID标签必须读取多达72英寸的纸张 解决方案 提供100 产品移动可视性和位置信息通过能够提高产品移动效率的技术降低运营成本通过提供实时滚纸行程和移动确认降低仓库库存提高装运准确性 优势 36 Boeing RFID非常简单 TimBurke Boeing项目经理 问题 无法跟踪各个制造流程的生产部件 缓慢 低效的手工流程 航空部件贴上RFID标签在各个 要害之处 安装RFID读取器 解决方案 提高库存准确性 降低运营成本降低劳动成本接货时间由4天缩短至4小时RFID系统稳定运行率达到99 8 与通过人工输入方式发货相比 发生人为失误的几率可以忽略不计 优势 37 下一代的机场技术 38 香港国际机场 问题 39 药品跟踪 40 Purdue 世界上首个使用对EPC标签对大量独特物品制签的系统 Wal Mart要求二类麻醉药品供应商对每瓶药均使用RFID标签 问题 无历史纪录或来源的可跟踪性 跟踪和查询 符合性 药品掠夺现象日益猖獗 OxyContin成为掠夺的目标 假冒 RFID标签和手持式读取器被集成到Purdue的OxyContin生产线中 随着产品由包装区向装运区的移动 进行数据采集 解决方案 创建电子谱系存储了有关产品在整个供应链中的每次变化的数据的安全的文件 每个药瓶能够在整个供应链中被反向跟踪对药盒附上标签将使Purdue能够更加准确地查找某瓶药 优势 41 HDSmith 美国首家采用RFID的药品批发商 问题 42 RFID应用 铁路调度 43 我国铁路的车辆调度系统是应用RFID最成功的案例 铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中 推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统 在20世纪90年代中期 国内有多家研究机构参与了该项技术的研究 在多种实现方案中最终确定了RFID技术为解决 货车自动抄车号 的最佳方案 过去 国内铁路车头的调度都是靠手工统计 手工进行 费人 费时还不够准确 造成资源极大浪费 铁道部在采用RFID技术以后 实现了统计的实时化 自动化 降低了管理成本 提高了资源利用率 据统计 每年的直接经济效益可以达到3亿多元 44 ATIS系统由四大部分构成 一是货车 机车RFID标签 安装在机车 货车底部的中梁上 由微带天线 虚拟电源 反射调制器 编码器 微处理器和存储器组成 每个电子标签相当于每辆车的 身份证 二是地面识别系统 AEI 由安装在轨道间的地面天线 车轮传感器及安装在探测机房的RF微波射频装置 读出计算机 工控机 等组成 对运行的列车及车辆进行准确的识别 三是后台的集中管理系统 CPS 车站主机房配置专门的计算机 把工控机传送来的信息通过集中管理系统进行处理 存储和转发 四是铁道部中央数据库管理系统 这是全路标签编程站的总指挥部 把标签编程站申请的每批车号与中央车号数据库进行核对 对重车号重新分配新车号 再向标签编程站返回批复的车号信息 即集中统一地处理 分配和批复车号信息 就像人脑的中枢神经系统 这些组成部分中 将标签顺利识别并将数据传到后台是关键 RFID 铁路车号自动识别加速铁路信息化 45 步骤 货车 机车RFID标签 地面识别系统 AEI 后台集中管理系统 CPS 中央数据库管理系统 安装在机车 货车底部的中梁上 安装在轨道间的地面天线 车轮传感器及安装在探测机房的RF微波射频装置 读出计算机 工控机 等组成 车站主机房配置专门的计算机 把工控机传送来的信息通过集中管理系统进行处理 存储和转发 全路标签编程站的总指挥部 46 ATIS系统的目标是在所有机车 货车上安装电子标签 也就是RFID标签 目前已经安装50多万节车厢 在所有区段站 编组站 大型货运站和分界站安置地面识别设备 AEI 对运行的列车及车辆信息进行准确的识别 经计算机处理后为TMIS 铁路管理信息系统 等系统提供列车 车辆 集装箱实时追踪管理所需的准确的 实时的基础信息 为分界站货车的精确统计提供保证 为红外轴温探测系统提供车次 车号的准确信息 还可实现部 局 车站各级车的实时管理 车流的精确统计和实时调整等 从而建立一个铁路列车车次 机车和货车号码 标识 属性和位置等信息的计算机自动报告采集系统 RFID 铁路车号自动识别加速铁路信息化 47 RFID 铁路车号自动识别加速铁路信息化 48 商机在未来下一步 铁路信息化建设将更上层楼 利用信息化网络方式加强铁路运行安全的管理 红外线轴温探测智能跟踪 货车运行故障动态图像检测 货车运行状态地面安全监测 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断和车辆轮对故障 尺寸动态检测系统联合形成了多层安全保障体系 明年六大干线将搭建这套系统以提高在安全方面的监控水平 以红外线测轴温为例 每30公里安装一个红外线探头以测试红外线轴温 并且结合60万辆货车配备的RFID标签 可以知道车辆的号码以及每根轴的轴温 这种 分散检测 集中报警 网络运行 远程监控 信息共享 的防范 预警体系 极大地提高了车辆的保安能力 此外 还将在机车和客车上搭载传感系统 对大量轨道 桥梁和隧道加以静态数据和动态数据的双重检测 以提高安全系数 这么大的中国铁路市场 有能力进门的厂商 有的是机会 RFID 铁路车号自动识别加速铁路信息化 49 奥运 从农田到餐桌 奥运食品监管 50 北京成功举办奥运会的首要条件之一就是保障奥运会食品安全 不但要严格控制食品本身的质量 严格控制和奥运食品相关的交通工具和人员等 还要打击人为地破坏 保障食品安全 奥运 从农田到餐桌 51 奥运 从农田到餐桌 奥运食品需要实现 从农田到餐桌 的全程监控 52 奥运 从农田到餐桌 作为高科技项目的奥运试点工程 基于RFID的奥运食品安全监管工程是由政府牵头 联合相关企业承担建设和运营的RFID小标签 成为贴在大米 面粉 油 肉类 乳类食品身上的电子身份证 它将对食品的种植 生产 加工 运输 销售进行全程跟踪监控 53 具体通过以下两个过程来实现 从食品源头到消费者进行跟踪管理 即从农场到加工商到供应商到零售商到消费者 这个过程主要用于跟踪采集和管理食品信息 质量追溯 也就是消费者在消费时发现了食品安全和质量出现问题 可以向前面各个环节进行追溯 最终确定问题所在 主要用于问题产品的追溯和召回 奥运 从农田到餐桌 54 奥运 从农田到餐桌 产品跟踪 产品追溯 55 奥运 从农田到餐桌 2008年8月 北京成功举办了第29届奥运会 这是一届前所未有的体育盛会 食品安全涉及到人身安全和国际形象 是成功举办奥运会的物质保障 为此 2005年7月初北京市启动了 食品安全行动计划 针对食品涉及的生产 加工 运输 仓储 包装 检测和卫生等各个环节进行监控和追溯 航天金卡食品安全 RFID 追溯管理系统构成航天金卡食品安全 RFID 追溯管理系统包括以下系统 1 食品安全管理中心 2 食品专用仓库系统 3 食品加工中心系统 4 食品物流企业系统 5 食品生产 养殖基地系统 6 食品销售点系统 7 食品运输监测点系统 56 奥运 从农田到餐桌 57 RFID液化气钢瓶的管理 液化钢瓶管理系统可以采用RFID系统来对钢气数据进行自动更新 系统中 单个的钢瓶安装有RFID标签并在ERP系统注册 这些装有RFID标签的钢瓶可以被单个或者成批地识别 识别装置可以是顶装或者手持设备 和数据更新相关的ERP系统变量如下 钢瓶状态 在罐装点和储存点的数量 仓库中的具体位置 用户手中的钢瓶数量 在用户手中的钢瓶位置信息 换气站的换气信息 日期与时间信息 检测与维护信息 58 RFID液化气钢瓶的管理 59 RFID液化气钢瓶的管理 在卡车的前部装有20个大罐 在大罐中间夹杂装有3个中罐 大罐后面紧挨着21个中罐 卡车的后部装有27个小罐 所有钢瓶装有iPico钢瓶专用环形标签 915MHz 标签方向是随意的 门形环境下安装有2个iPico915MHzEIRP4W读头 天线距离大罐顶部1米 卡车速度5km h 进出煤气站 记录每个煤气罐的识别信息 60 RFID液化气钢瓶的管理 61 RFID液化气钢瓶的管理 62 RFID液化气钢瓶的管理 63 RFID液化气钢瓶的管理 结论 利用iPico钢瓶专用环形标签和UHF读头完全可以实现煤气罐的多罐同时识别 但是根据卡车的行驶速度 读头高度限制 煤气罐的种类以及管理手段等的不同 需要进行RFID系统的具体设计 64 RFID枪械管理 R系统利用现代计算机技术 RFID通信技术实现军队枪械自动识别和信息化管理 提供一个对部队枪械的发放 出入库 使用维护时的自动识别 智能管理的数字化平台 系统能有效 准确 智能地对进出库房的枪械进行信息自动识别 采集 记录 上传 以及对枪械的维护信息进行快速的查询 统计 从而建立起军队军用物资管理的数字化信息管理系统 部队枪械自动识别管理系统主要由RFID自动识别设备 枪械自动识别电子标签 后台管理系统三部分组成 后台管理系统分为枪械发放管理模块 枪械出入库自动识别模块 枪械维护自动识别模块等几部分 65 RFID枪械管理 在枪支发放时自动录入枪械身份信息 并掌握枪械流向 自动识别出入库枪械的身份信息 如枪械型号 枪械编号 制造年月 制造厂家等 自动校核枪械出库时型号 数量与计划是否一致 如不一致则提示报警 自动